Ультразвуковой сонар + компьютер

Question

[ankane]

Добрый день.

Меня интересует, есть ли готовые реализации систем ультразвуковых сонаров, которые можно было бы подключить к компьютеру/RasberryPi и затем обрабатывать вывод?

Как с помощью сонара анализировать окружающее пространство?

В идеале нужен девайс, способный за счет ультразвука сканировать условное помещение и выдавать вменяемую картинку на дисплее.

Comments

[Алексей Журбицкий]

Использование именно ультразвукового сонара принципиально?

[ankane]

Мне кажется, что это наиболее разумный вариант. Понимаете, я страдаю от периодически посещающих меня идей, вот буквально пару дней назад не мог уснуть от того что меня терзали комары. И у меня возникла идея ( правда похожая идея уже оказывается реализована не мной в виде прототипа).

Суть идеи заключается в том, чтобы сканировать комнату на предмет комаров с помощью сонара. Летучие мыши неплохо справляются с подобного рода задачами. При идентификации комара — навести на него лазерный излучатель от DVD-RW привода и дать короткий импульс.
Вот пример хорошего, годного результата

В идеале, должно получится очень полезное устройство-прототип, который можно уже выдвигать на то-же kickstarter.

[jimpanzer]

Сорри за оффтоп, но идея «противокомариного ПВО» — просто супер. Если она еще будет эффектно работать — это просто взорвет всем головы. А по теме хочу сказать, что в походе однажды словили летучую мышь для того, чтобы распугать всех комаров. до утра не было ни одного. Возможно стоит посмтореть на что-нибудь неотпугивающее.

Answer 1

[Moskus]

Прежде чем интересоваться «платформой», поинтересуйтесь базовыми принципами локации.

Сонары бывают двух основных видов: с одним узким лучом и бокового обзора. Первые способны, как правило, выдавать сигнал, пропорциональный расстоянию до препятствия в створе луча, вторые — только карту интенсивностей отраженного сигнала в виде полос, расположенных поперек направления сканирования.
Первый, скорее всего, просто «не заметит» комара из-за того, что луч должен в пределах единиц метров от излучателя сохранять диаметр, сравнимый с размерами комара, а такой сонар вам взять, определенно, негде. Второй — точно не заметит, потому что угловое разрешение таких устройств сравнительно мало.

Ну а даже если бы вам удалось добыть сонар с тонким лучом, который остается диаметром меньше сантиметра на расстояниях в пределах комнаты, то элементарная арифметика говорит, что для обнаружения комара этим лучом нужно полностью сканировать комнату. А за это время комар легко перелетит из области, которая не была просканирована, в область, которая уже была. Так что локация с непрерывным сканированием — заведомо негодный метод.

Чтобы обнаруживать насекомых, требуется устройство, которое так или иначе видит всю картину сразу. Это может быть средство оптической триангуляции (две инфракрасные камеры и подсветка) или пассивной акустической триангуляции. Либо комбинация методов — приблизительное обнаружение пассивным акустическим методом с последующим включением направленной инфракрасной подсветки лазером (аналог радиолокатора подсвета и сопровождения цели, применяющегося в ПВО) и точной триангуляции инфракрасными камерами.

Проблема же со средством поражения также имеется: во-первых, поскольку вы не писали о том, что лазер будет фокусироваться на нужном расстоянии, то я предполагаю, что речь о лазере с параллельными лучами. Следовательно, жечь он будет как комаров, так и предметы в помещении (при том предметы — успешнее, потому что комар поглощает инфракрасное излучение хуже, чем, например, деревянная дверца шкафа). Ну и вам в этой комнате придется носить защитные очки, потому что без глаз эта штука тоже может оставить очень быстро.

Answer 2

[doxtarzlo]

Я не знаю, как это делают летучие мыши, но вряд ли вообще какой либо сонар даст вам требуемый результат.
Если взять средний размер комара 5 мм, то необходимо излучать звук на частоте не меньше, чем 33 кГц. На такой частоте львиная доля излученной волны будет поглощаться окружающей средой + посторонние помехи.

Comments

[enclis]

почему поглощение на 33кГц вдруг стало очень большим? поглощение увеличивается с увеличением частоты, но не на столько, чтобы не давать работь устройству. многие излучатели/приемники для измерения дальности до объекта используют диапазон 30-40кГц. вот пара, которая используется в большинстве попсовых ультразвуковых дальнометров — работает на 40кГц.

[ankane]

я думаю, что на небольших расстояниях — должно работать. С учетом если это комната, то по идее будет еще проще, т.к будут отраженные волны от стен и предметов.

Answer 3

[Алексей Журбицкий]

Есть один нюанс — комары слышат ультразвук и улетают, срабатывает инстинкт самосохранения. Именно этот эффект используется в ультразвуковых репеллентах.
В любом случае чтобы засечь предмет размером в несколько миллиметров необходим сканирующий сонар с очень узкой диаграммой направленности. Ну и плюс довольно емкая работа для программиста. Боюсь эта задача выполнима только в идеальных условиях.

www.youtube.com/watch?v=YnSKrzmpKGw

Comments

[ankane]

Да, я как раз об этом прототипе и упоминал. Но этот проект уже как 3 года на стадии прототипа и там рассматривается более масштабное применение. Выбор именно ультразвука обусловлен моим чисто субъективным мнением, что ультразвуковой излучатель менее затратен в плане энергии. Например можно было бы установить девайс на даче, снабдив солнечными батареями и аккумулятором. Получилась бы автономная защита от этих насекомых.

Ваши доводы насчет того, что ультразвук распугает всех комаров, я считаю довольно вескими для пересмотра в сторону попытки реализации, используя спецификации упомянутого выше прототипа.

[Dixi_Alex]

Еще в советское время были схемы в журналах радио/ радио-хобби которые формировали модулированный ультразвуковой сигнал для отпугивания комаров. Я делал разные устройства, но заметил, что половины комаров нет музыкального слуха и они никак не реагируют. Такая же ситуация были и с тестированием промышленных отпугивателей комаров.

[ankane]

Я тоже пробовал отпугивать ультразвуком — тоже эффекта не получил. Вообще, в случае реализации: те кто испугался и улетел -пусть летят. Те кто остался и не испугался — стали мишенью.

Answer 4

[Vladimir]

УЗ-сонар можно подключить напрямую, а можно через ту же ардуину
вот только заметить комара у такого датчика никак не получится :)

Comments

[ankane]

Спасибо! Питон это по мне =)

Скажите, заметить комара не получится по указанным выше причинам? Или из-за несовершенства самих датчиков?

[Vladimir]

именно )

Answer 5

[Dixi_Alex]

А вам не кажется, что лучше не сканировать, а слушать «писк» крыльев комара, на нескольких приемных устройствах? Ну а далее уже дело триангуляции.

Comments

[ankane]

У меня возникала эта мысль. Я думаю, что даже в случае постороннего шума — отфильтровать писк не составит особого труда. Есть ли какая-либо платформа, на которой можно было бы попробовать это реализовать?

Answer 6

[iliasam]

На решение этой задачи уже не первый год различные компании тратят большие деньги, и готового решения пока что еще нет.
Как уже писали выше, локатор должен иметь очень узкую диаграмму направленности, что УЗ локаторам вообще не свойственно.
При помощи триангуляции положение определить проще, но работать такое устройство, скорее всего, должно в полной тишине.
Ничего не сказано о безопасности такой системы — лазер, сжигающий комаров, и для человека будет очень опасен.

Comments

[ankane]

Не могли бы вы указать на проекты такого плана? Я нашел только 1, о котором упомянул выше.

[iliasam]

Действительно, в Википедии упоминается только одна компания, разрабатывающая подобное устройство: описание, а других проектов в сети найти не удалось. Хотя мне кажется, что я читал о нескольких проектах, возможно, что они описывались в каком-то журнале.
В случае, если такой проект действительно один, то это значит, что он действительно очень сложный, в нем масса «подводных камней».